Bioelectric heart processes in healthy men at different levels of acute normobaric hypoxia

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The aim was to study cardiac bioelectric features across different levels of acute normobaric hypoxia (ANH) in healthy young men. Methods: We studied cardiac functions in response to exposure to ANH of mild (14.5 % O2) and medium (12.3 % O2) degrees for 20 minutes among 30 and 29 young men, respectively. Results. With mild and medium degree of ANH, SpO2 decreases to (91.6 ± 4.2) % and to (78.2 ± 5.2) %, respectively. An initial increase in the P1II wave was common for all ANH exposures. On average, during the period of mild ANH, the total BAL and BAR of the heart compartments decreased, only at the beginning the RR and QT intervals decreased, and in the end QT increased. Medium ANH was associated with more pronounced changes in ECG characteristics. On average, during the ANH period of 12.3 % O2, the RII wave (by 0.078 mV, p < 0.001), T1II (0.074 mV, p < 0.001), BAL (0.26 mV, р < 0.001) and BAR (at 0.12 mV, p < 0.001) of the heart decreased, RR intervals (at 100 ms, p < 0.001), QT (11 ms, p < 0.001), and Pc, PQc, QRSc, QTc increased. Correlations between QT deviations and SpO2, СО, SVR, VIK increased. For ANH of 14.5 % O2, the factor "positive chronotropic effect" dominated in the general structure of the ECG, while for 12.3 % O2 it was "chrono-inotropic conjugation". Conclusions. Changes in ECG parameters seem to be more pronounced in exposure to moderate than mild ANH. Possible extracardiac and myogenic regulation mechanisms in the organization of heart bioelectric processes with a mild and medium degree of hypoxia are proposed in the paper.

About the authors

M. I. Bocharov

Federal Research Centre «Komi Science Centre of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences»

Email: bocha48@mail.ru
доктор биологических наук, профессор, старший научный сотрудник отдела сравнительной кардиологии Syktyvkar, Russia

A. S. Shilov

Federal Research Centre «Komi Science Centre of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences»

Syktyvkar, Russia

References

  1. Алексеева Т. М., Ковзелев П. Д., Топузова М. П., Сергеева Т. В., Трегуб П. П. Гиперкапнически-гипоксические дыхательные тренировки как потенциальный способ реабилитационного лечения пациентов, перенесших инсульт // Артериальная гипертензия. 2019. Т. 25, № 2. С. 134-142.
  2. Аллилуев И. А. Транскрипционный фактор HIF-1: механизмы регуляции при гипоксии и нормоксии // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. 2014. № 3. С. 56-60.
  3. Алюхин Ю. С., Иванов К. П. Коэффициент полезного действия миокарда после адаптации к гипоксии // Физиологический журнал СССР им. И. М. Сеченова. 1977. Т. 63, № 10. С. 1449-1450.
  4. Ахундов Р. А., Ахундова Х. Р. Энергетические механизмы окислительного стресса, эндогенная и экзогенная гипоксия // Биомедицина. 2009. № 3. С. 3-9.
  5. Баранов А. В., Бочаров М. И., Рощевская И. М. Компенсаторная реакция сердечно-сосудистой системы человека на кратковременную нормобарическую гипоксию // Вестник уральской медицинской академической науки. 2011. № 3. С. 39-41.
  6. Бизенкова М. Н., Чеснокова Н. П., Романцов М. Г. Сравнительная оценка энергообеспечения миокарда в норме и в динамике экспериментальной острой ишемии // Современные проблемы науки и образования. 2009. № 4. С. 12-21.
  7. Бочаров М. И. Реакция гемодинамики человека на разные по величине гипоксические воздействия // Ульяновский медико-биологический журнал. 2013. № 3. С. 138-145.
  8. Дерягина Л. Е., Цыганок Т. В., Рувинова Л. В., Гудков А. Б. Психофизиологические свойства личности и особенности регуляции сердечного ритма под влиянием трудовой деятельности // Медицинская техника. 2001. № 3. С. 40-44.
  9. Заменина Е. В., Пантелеева Н. И., Рощевская И. М. Электрическое поле сердца человека в период реполяризации желудочков при острой нормобарической гипоксии до и после курса интервальной гипоксической тренировки // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2019. № 48. С. 115-134.
  10. Инструментальные методы исследования сердечнососудистой системы: справочник / под ред. Т. С. Виноградовой. М.: Медицина, 1986. 416 с.
  11. Ключникова Е. А., Аббазова Л. В., Лоханникова М. А., Ананьев С. С., Павлов Д. А., Балыкин М. В. Влияние прерывистой нормобарической гипоксии на системную гемодинамику, биохимический состав крови и физическую работоспособность лиц пожилого возраста // Ульяновский медико-биологический журнал. 2017. № 4. С. 155-163.
  12. Койчубеков Б. К., Сорокина М. А., Мхитарян К. Э. Определение размера выборки при планировании научного исследования // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. Медицинские науки. 2014. № 4. С. 71-74.
  13. Колчинская А. З., Цыганова Т. Н., Остапенко Л. А. Нормобарическая интервальная гипоксическая тренировка в медицине и спорте. М.: Медицина, 2003. 408 с.
  14. Лукьянова Л. Д. Сигнальные механизмы гипоксии: монография. М.: РАН, 2019. 215 с.
  15. Малкин В. Б., Гиппенрейтер Е. Б. Острая и хроническая гипоксия. М.: Наука, 1977. 315 с.
  16. Манухина Е. Б., Каленчук В. У., Гаврилова С. А., Горячева А. В., Малышев И. Ю., Кошелев В. Б. Органоспецифичность депонирования оксида азота в стенках кровеносных сосудов при адаптации к гипоксии // Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова. 2008. Т. 94, № 2. С. 198-205.
  17. Новиков В. С., Сороко С. И., Шустов Е. Б. Дезадаптационные состояния человека при экстремальных воздействиях и их коррекция. СПб.: Политехника-принт, 2018. 548 с.
  18. Прокофьев А. Б., Либис Р. А., Тиньков А. Н., Коц Я. И. Качество жизни больных с аритмиями и его динамика под влиянием барокамерной гипоксии // Вестник аритмологии. 2005. № 39. С. 18-22.
  19. Сагидова С. А., Балыкин М. В. Влияние гипоксической нагрузки на изменения микроциркуляторного русла в различных отделах сердца крыс // Ульяновский медикобиологический журнал. 2012. № 1. С. 82-88.
  20. Салтыкова М. М. Амплитуды зубцов комплекса QRS на электрокардиограмме при нагрузочном тестировании практически здоровых лиц // Физиология человека. 2015. Т 41, № 1, С. 74-82.
  21. Серебровская Т. В., Красюк А. Н., Федорович В. Н. Изоферментный состав лактатдегидрогеназы крови человека при кратном воздействии острой гипоксией и его связь с уровнем физической работоспособности // Космическая биология и авиакосмическая медицина. 1987. Т. 21, № 1. С. 87-89.
  22. Трошенькина О. В., Мензоров М. В., Шутов А. М., Балыкин М. В., Пупырева Е. Д. Электрическая стабильность миокарда при острой нормобарической гипоксии у здоровых людей // Лечебная физкультура и спортивная медицина. 2012. Т. 99, № 3. С. 41-45.
  23. Турбасов В. Д., Артамонова Н. П., Нечаева Э. И. Оценка биоэлектрической активности сердца в условиях антиортостатической гипокинезии с использованием общепринятых и корригированных ортогональных отведений ЭКГ // Космическая биология и авиакосмическая медицина. 1990. Т. 24, № 1. С. 42-44.
  24. Brodmann M. M., Brugger H., Strapazzon G., Pun M., Malacrida S., Zafren K., Maggiorini M., Hackett P., Bärtsch P., Swenson E. Strengthening high altitude research (star): developing a guideline for high altitude research // The 20th International Hypoxia Symposium (meeting to advance the science of Hypoxia every two years since 1979) 7-12 February 2017 Alberta, Canada. 2017. p. 79.
  25. Lemaоtre F., Bernier F., Petit I., Renard N., Gardette B., Joulia F. Heart rate responses during a breathholding competition in well-trained divers // International Journal of Sports Medicine. 2005. Vol. 26, N 6. P 409-413.
  26. Newsholme P., De Bittencourt P. I., O’Hagan C., Murphy C., Krause M. S. Exercise and possible molecular mechanisms of protection from vascular disease and diabetes: the central role of ROS and nitric oxide // Clin. Sci. (Lond), 2009. Vol. 118, N 5. P 341-349.
  27. Nouette-Gaulain K., Malgat M., Rocher C., Savineau J., Marthan R., Mazat J., Sztark F. Time course of differential mitochondrial energy metabolism adaptation to chronic hypoxia in right and left ventricles // Cardiovascular Research. 2005. Vol. 66, N 1. P 132-140.
  28. Pugh C. W., Ratcliffe P. J. Regulation of angiogenesis by hypoxia: role of the HIF system // Nat Med. 2003. Vol. 9, N 6. P 677-684.
  29. Roche F., Reynaud C., Pichot V., Duverney D., Costes F., Garet M., Gaspoz J. M., Barthélémy J. C. Effect of аcute hypoxia on QT rate dependence and corrected QT interval in healthy subjects // The American Journal of Cardiology. 2003. Vol. 91, N 7А. P 916-919.
  30. Semenza G. L. Hypoxia-inducible factors in physiology and medicine // Cell. Physiol. Biochem. 2012. Vol. 148, N 3. P 399-408.

Copyright (c) 2020 Bocharov M.I., Shilov A.S.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies